Номер 174, страница 28 - гдз по физике 7 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Взаимодействие тел. Взаимодействие тел. Масса - номер 174, страница 28.

Условие.

174. а) Объясните, почему при выстреле приклад винтовки надо плотно прижимать к плечу.

б) Почему при выстреле снаряд и орудие приобретают разные скорости? Скорость какого тела больше? Могут ли практически скорость снаряда и скорость отката ствола орудия быть равными? Почему?

Решение.

а)

Решение
Это явление объясняется законом сохранения импульса. При выстреле пуля вылетает из ствола, приобретая большой импульс, направленный вперед. Согласно этому закону, винтовка приобретает точно такой же по величине, но противоположный по направлению импульс, что вызывает ее движение назад – отдачу.

Если приклад винтовки не прижимать плотно к плечу, то он наберет значительную скорость и ударит в плечо. Такой удар будет сильным и болезненным, так как вся энергия отдачи передастся на небольшой участок тела за короткое время.

Когда стрелок плотно прижимает приклад к плечу, он объединяет массу своего тела с массой винтовки. Суммарная масса системы «стрелок + винтовка» ($m_{общая}$) становится значительно больше массы одной лишь винтовки ($m_{винтовки}$).

Импульс отдачи $\text{p}$ остается прежним, но так как $p = m \cdot v$, скорость отдачи $v = p/m$ значительно уменьшается, поскольку масса $\text{m}$ в знаменателе сильно возрастает. В результате отдача ощущается не как резкий удар, а как плавный толчок, что безопаснее, комфортнее и позволяет лучше контролировать оружие.

Ответ: Приклад винтовки надо плотно прижимать к плечу для того, чтобы увеличить общую массу, принимающую на себя отдачу (масса винтовки + масса стрелка). Это, согласно закону сохранения импульса, значительно уменьшает скорость отдачи и силу удара в плечо.

б)

Решение
При выстреле снаряд и орудие приобретают разные скорости в соответствии с законом сохранения импульса. До выстрела система «орудие + снаряд» покоится, ее суммарный импульс равен нулю. После выстрела, так как система является замкнутой (внутренние силы, толкающие снаряд и орудие, значительно больше внешних), ее суммарный импульс должен остаться равным нулю.

Импульс снаряда $p_с = m_с v_с$ направлен в одну сторону, а импульс орудия $p_о = m_о v_о$ – в противоположную. Для сохранения нулевого суммарного импульса их величины должны быть равны:

$m_с v_с = m_о v_о$

Из этого соотношения видно, что скорости обратно пропорциональны массам: $\frac{v_с}{v_о} = \frac{m_о}{m_с}$.

• Почему скорости разные? Скорости снаряда и орудия разные, потому что их массы различны. Масса орудия ($m_о$) всегда во много раз больше массы снаряда ($m_с$).

• Скорость какого тела больше? Так как $m_о \gg m_с$, для сохранения равенства импульсов скорость снаряда должна быть во столько же раз больше скорости отката орудия. Следовательно, скорость снаряда ($v_с$) значительно больше.

• Могут ли скорости быть равными? Практически нет. Для того чтобы скорости были равны ($v_с = v_о$), необходимо, чтобы массы снаряда и орудия также были равны ($m_с = m_о$).

• Почему это невозможно? Орудие, имеющее массу, равную массе снаряда, не сможет выполнить свою функцию: оно не выдержит давления пороховых газов и будет отброшено назад с той же огромной скоростью, с какой вылетает снаряд, что делает его использование бессмысленным и чрезвычайно опасным.

Ответ: Снаряд и орудие приобретают разные скорости из-за огромной разницы в их массах, согласно закону сохранения импульса. Скорость снаряда всегда намного больше скорости отката орудия. Практически их скорости не могут быть равными, так как для этого их массы должны были бы быть одинаковыми, что конструктивно невозможно и опасно.